Физика твердотельных структур. Лукин А.Н - 6 стр.

                                        6
го равновесия уровни Ферми в p- и n- областях совпадают, а возникающая
контактная разность потенциалов сдвигает энергетические уровни в них
относительно друг друга на величину, равную разности уровней Ферми в
p- и n- областях при отсутствии контакта:

                                        Fn − Fp
                                 ϕk =             .
                                            q0
      В полученном выражении ϕ k – электрический или электронный по-
тенциал, отличающийся от обычного электростатического потенциала
противоположным знаком, т. е. характеризующий энергию отрицательного
заряда – электрона.
      Используя известную связь между концентрациями основных носи-
телей заряда и уровнем Ферми в невырожденных полупроводниках, а так-
же закон действующих масс, получим:

                                 kT p p nn
                          ϕk =      ln 2 ;
                                 q0    ni
                                 kT nn kT p p
                          ϕk =     ln  =   ln    .
                                 q0 n p q0    pn


      т. е. на значение ϕk влияет концентрация носителей как электронной,
так и дырочной области полупроводника.


                   1.3. Выпрямление на p-n переходе

      Если к p-n переходу приложить внешнее напряжение U в направле-
нии, совпадающем с направлением контактной разности потенциалов, т. е.
плюс источника тока соединить с n-областью, а минус – с р-областью, то
высота потенциального барьера увеличится на величину q0U для электро-
нов, переходящих из n-области в p-область, и дырок, переходящих из p-
области в n-область. При этом равновесие нарушается, и уровень Ферми
смещается на величину q0U вниз (рис. 2а, Fn* = Fn – q0U). Если у контактов
n- и р- областей с металлом созданы невыпрямляющие антизапорные слои,
и они достаточно удалены от p-n перехода, толщина p- и n- областей не
очень велика, концентрация основных носителей заряда значительно пре-
вышает концентрацию собственных носителей, то можно считать, что все
падение приложенного напряжения происходит на p-n переходе.